Met het NCIS hoofdkantoor beschadigd door de bom, gaat Gibbs op jacht naar Harper Dearing om hem te pakken voor eens en altijd.

Wanneer het lichaam van een vermiste facilitair manager van NCIS wordt gevonden vier maanden na zijn verdwijning, op de dag dat de bom op de werf van de marine explodeerde, wordt het NCIS-team toegewezen om de vreemde zaak te onderzoeken. Ondertussen is het team verplicht om de psychische evaluaties af te ronden met een crisis therapeut. Gibbs is het meest bezorgd over terugkerende nachtmerries van Abby sinds de explosie.

Tijdens zijn medisch verlof geeft Ducky opdracht voor de opgraving van een marine commandant. Het lichaam van een gesloten zaak van 12 jaar geleden. Dientengevolge geeft Gibbs taken aan Ducky met een iets andere rol in het onderzoek. Ondertussen onderzoekt het NCIS-team de recente dood van een marinier. Als beide gevallen ontvouwen, begint het team zich af te vragen of de twee op een of andere manier verbonden zijn.

Het team onderzoekt een helikoptercrash op zee en zoekt naar de vermiste piloot. Ondertussen daagt Ziva Tony en McGee uit tot een weddenschap.

Een onderofficier is neergeschoten in een Ferrari van een miljardair en het onderzoek leidt het NCIS-team naar een man waarnaar Gibbs is vernoemd.

Wanneer een marine luitenant, die onlangs terug is gekomen van het Midden-Oosten, dood wordt aangetroffen door een brutale aanval, ondervraagt het NCIS-team een vriend van het slachtoffer, marine kapitein Joe Westcott. Gibbs realiseert zich dat de kapitein lijdt aan post-traumatische stress-stoornis, maar weet dat zijn ervaring in het buitenland ook een belangrijke schakel in de misdaad kan zijn.

Gibbs blijft samenwerken met kapitein Westcott terwijl hij vertelt over zijn stappen om het NCIS-team te helpen met het opsporen van een terrorist. Met Thanksgiving in het voruitzicht, wordt Abby's enthousiasme voor het NCIS familiediner groter. Tony's nieuwsgierigheid wordt groot wanneer hij leert over Ziva's speciale plannen voor de opera.

Als het NCIS-team de ontvoering van een tienermeisje onderzoekt, werken Ziva en Abby nauw samen met haar jonge vriend die getuige was van de ontvoering. Als het onderzoek zich ontvouwt, zoekt Gibbs hulp van een eerder gebruikt contact, Miranda Pennebaker, een vrouw met goede connecties en een twijfelachtige moraal. Ondertussen is Tony jaloers wanneer hij leert dat Ziva plannen aan het maken is met een mysterieuze man.

Gibbs werkt samen met FBI-agent Fornell aan een gezamenlijke NCIS / FBI-onderzoek nadat Fornell het doelwit wordt van een schietpartij. Ze worden echter geconfronteerd met een onverwachte wending als hun onderlinge ex-vrouw, Diane Sterling betrokken raakt. Ondertussen doen geruchten de vrije loop in de groep nadat Diane een overnachting heeft bij McGee.

Terwijl het NCIS-team de link onderzoekt tussen een dode journalist en een marine onderofficier, wordt Ziva verrast door een plotseling emotioneel bezoek van haar vader, die ze meer dan twee jaar niet heeft gezien. Als Ziva vragen heeft over het doel van het bezoek van haar vader als directeur van Mossad, houdt haar vader vol dat hij strikt in de VS is om zijn dochter te zien voor het shabbat diner.

In de nasleep van een gebeurtenis dichtbij, verenigt het NCIS-team om antwoorden te zoeken en gerechtigheid te eisen om hun meest kwetsbare collega's te beschermen.

Het NCIS-team onderzoekt een auto-ongeluk van een marinier en dit zorgt voor een aantal verontrustende herinneringen uit Abby's verleden.

Het NCIS-team neemt het op tegen een gerenommeerde hacker die de sleutel kan zijn tot het opsporen van de meest gezochte cyber-terrorist ter wereld.

Tijdens zijn verlof terwijl hij rouwt om het verlies van zijn vrouw, ontdekt directeur Vance onverwachte persoonlijke informatie die ervoor zorgt dat hij overal vraagtekens bij zet.

Het NCIS-team racet om Ducky en Jimmy op te sporen nadat de twee verdwijnen tijdens het vervoer van een lichaam van een plaats delict.

Een mediacircus rond een onbekende crimineel zorgt bij Gibbs zijn kapper voor de vraag of zijn zoon erbij betrokken is. Hij vraagt Gibbs om hulp bij het uitsluiten van zijn zoon als een hoofdverdachte.

De vrouw van een marinier die gespecialiseerd is in K-9 bomdetectie dringt er bij de NCIS-team op aan om de recente dood van haar man in Afghanistan te onderzoeken.

Een enorme storm brengt het NCIS-team aan boord van de USS Borealis, waar iedereen een verdachte wordt zodra de plaats delict bewijst dat moeder natuur niet de enige boosdoener was. De spanning wordt groter als McGee ontdekt dat zijn vervreemde vader, marine admiraal John McGee, aan boord was tijdens het incident.

Wanneer een marine reservist naar huis terugkeert en haar man is vermist en haar woonkamer onder het bloed ligt, wendt ze zich tot het NCIS-team om hem naar huis te halen. Ondertussen vermoedt Tony dat Ziva een riskante zet plant om haar vaders dood te wreken.

Terwijl het NCIS-team de moord op een Mossad-officier in Virginia onderzoekt, vertrekken Tony en Ziva naar Berlijn om de moordenaar van haar vader te volgen.

Als vergelding voor de moord op Eli David en Jackie Vance, zoekt het NCIS-team koortsachtig naar Bodnar, ondanks orders van Homeland Security om de zaak af te staan.

Een ministerie van defensie onderzoeker onderzoekt de reactie van het NCIS-team naar de Bodnar zaak betreffende de moord op Ziva's vader en Vance's vrouw. Ondertussen onderzoekt het team of er een onderofficier lijdt aan paranoia.

De internationale klopjacht op Eli David's moordenaar verandert in een federale heksenjacht tegen Gibbs en het team. Er worden vraagtekens gezet bij hun onconventionele methodes wat gevolgen kan hebben voor de toekomst van het agentschap.